——访“森林对PM2.5等颗粒物的调控功能与技术研究”项目负责人余新晓

 

实验人员正在林地里安装悬浮颗粒物采样器 余新晓 供图

 

叶片表面颗粒物情况 余新晓 供图

 

       近年来，全国各地雾霾天气频频出现，尤其是中东部地区和京津冀地区空气质量不断恶化，PM2.5指数几近爆表。反复来袭的雾霾污染，早已不再是大自然敲响的警钟，更像是一次次如期而至的惩罚。恐慌之余，如何治理雾霾，清除“心肺之患”成为人们关心的头等大事。

        《中国绿色时报》记者注意到，网络上，森林治霾的提法正在受到越来越多人的关注，而精明的商家早已将“毗邻森林”包装成时下房地产营销的主打牌。

        可是，森林的治霾作用有多大？植物对付雾霾的机理是什么？哪些树种对雾霾的杀伤力更强？如何使森林的治霾作用最大化？人们对此知之甚少。

        2013年初启动的“森林对PM2.5等颗粒物的调控功能与技术研究”国家林业公益性行业科研专项项目开展1年后的今天，专家们对上述问题应该有了初步判断吧？3月6日，记者采访了项目负责人––北京林业大学余新晓教授。

 

        PM2.5是个啥？有治吗？

 

        记者：“PM2.5是什么，从哪儿来”这个问题众说纷纭了，科学界有没有比较权威的说法？

        余新晓：PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5的来源是什么，现在都很难说清楚。北京某科研机构近期研究发现，北京地区的PM2.5中，微生物就1300多种，这足以说明它的成分非常复杂。

        自2013年起，北京市环境保护监测中心网站每小时对公众发布北京市35个监测站点的PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳等的浓度，便于公众了解大气质量情况。我们的专题项目开展才一年多，对PM2.5的来源这个如此复杂的问题，目前确实是不能给出一个定论。当前不管从科研还是从公众角度，大家认识到的PM2.5的来源主要是：工业排放、汽车尾气、扬尘、生物质燃烧，甚至还有做饭等。但是，不同科研人员对PM2.5的来源研究的结论也有所不同，不同地点和不同时间测的PM2.5变化也非常大，而且又不可能全面监测。

        记者：大家都知道，PM2.5不是中国才有的，早在上个世纪，英国、美国和日本就相继发生过严重雾霾，他们对PM2.5的研究应该很多吧？

        余新晓：从科研角度真正做PM2.5也有20多年了，研究比较深入的是美国和欧洲发达国家，美国已经在细颗粒物方面做了深入的研究，研究较多的是PM2.5的组分分析、浓度时空分布等，而在PM2.5的来源上，国外不同学者的研究也存在争议，不同社会发展阶段、不同时期、不同研究地点会造成研究结果的差异。

        记者：现在，大家提得更多的是如何从源头控制PM2.5的排放，那么，对于已经形成的雾霾，有没有办法根治，还是只能“等风来”？

        余新晓：治理雾霾最好的办法就是从源头做起，这一点认识是没有错的。目前大家的普遍共识就是，减少煤炭、石油等高碳能源消耗，调整产业结构，减少汽车尾气排放等。还有一点很重要，但比较容易忽视的就是，城市里要防治扬尘和路面遗撒等来源，森林植被在这方面可以发挥很大的作用。树木有独特的叶面结构，可以滞留，吸附部分扬尘等颗粒物。城市大面积裸露的土地在特殊天气会很容易形成扬尘，开工建设项目必须与林业绿化措施紧密结合。在此基础上，要尽可能搞清楚污染源的分布、排污物的成分和排放量，然后再去规划，在不同的PM2.5排放环境下，城市森林应该如何布局，怎样防护。

        记者：我看到有报道说，“当空气中的负离子浓度达到每立方厘米2万个时，空气中的飘尘会减少98%以上。可以说，负离子具备主动出击捕捉PM2.5的能力，而森林就是负离子的制造者”，森林产生负离子的能力如何？负离子真的能有效应对PM2.5吗？

        余新晓：森林具有产生负离子的能力，负离子的确可以对抗部分PM2.5。在森林覆盖率高，并且有流动的水的地方，负离子的浓度很高。城市里的人工林也会产生负离子，但是，能产生多大的量，到底对PM2.5的应对能力有多强，这个是一个值得广大科研工作者继续研究的问题。

 

        森林治霾靠谱吗？

 

        记者：那么，在治理雾霾的攻坚战中，森林究竟能发挥多大作用，您能不能根据一年来的研究，给大家一个相对客观的解释？

        余新晓：我们开展专项研究的时间只有一年多，一年来项目组做了大量的工作，但是由于时间所限，目前还很难准确回答森林究竟在去除PM2.5上发挥多大作用，但是森林的效果的确是明显的。现在很多问题正在研究中，还需要进行科学实验和验证。

        只能根据一年来的一些初步的研究结果来回答这个问题。

        对于森林植被和PM2.5的关系，这是一项开拓性的研究，国内外都还没有研究能证明二者相互关系的影响程度，也没有非常成熟的研究方法，所以，怎么研究、用什么仪器都需要项目组摸索。比如项目组的研究人员研发的植物表面空气颗粒物气溶胶再发生器，把叶片上滞留的PM2.5重新释放到实验箱中，形成较稳定、密度较均匀的气溶胶，继而测定实验箱气溶胶中PM2.5的浓度值，再基于叶面积等参数，测算出一株树木冠层乃至整片森林滞留的PM2.5的质量。

        经过一年多的监测研究，我们发现森林植被对PM2.5有拦截、吸附、滞留作用，而且正效应很明显，比如公园内的林带对PM2.5起到了聚集减缓作用。要知道，植物也产生颗粒物，比如植物的花粉以及散发出来的气味等有机挥发物的分子，也属于PM2.5的范围，所以，在不同的生长阶段、不同时期，植物个体还可能产生一定的负效应。

        虽说森林植被对于雾霾有一定的阻滞吸附作用，但是，我们也要清醒地认识到，对于盘踞地面上空近百万平方公里的大面积雾霾来说，森林植被的作用是有限的。比如，今年2月份，全国连续七八天出现了大范围雾霾天气，重雾霾区就超过了81万平方公里，影响区143万平方公里，这么巨大的雾霾污染仅靠森林植被阻滞吸附作用是远远不够的。现在，全世界都没有一种有效的办法一次性把雾霾给消除了，最有效的办法就是刮场风。

 

        “绿色净化器”如何发挥作用？

 

        记者：从个体上看，植物调控PM2.5的机理是什么？我能不能理解为颗粒物经过植物体内循环之后，就会变成对人类无害的物质？

        余新晓：项目组的研究发现，森林植物对于PM2.5的确具有生理生化上的作用，但是植物在生理生化过程中到底能通过反应消除掉多少PM2.5，目前项目组还不能给出一个定量的结论。有研究表明，PM2.5中的含氮物质，比如一氧化氮、二氧化氮和有机氮等能进入植物体内，并且参与植物代谢。在毛白杨和油松中，项目组已经找到了PM2.5进入植物体内的证据，就是在叶片的气孔中发现了PM2.5。但是PM2.5进入到气孔以后如何进一步反应？项目组科研人员正在通过实验手段探寻。

        目前，对PM2.5森林能起到更多的是拦截、吸附、滞留作用。以前研究所说的森林生态系统的滞尘作用，就是森林对TSP（空气中总悬浮颗粒物）的滞留作用。所以，植物对PM2.5的调控作用，就是滞尘作用里面的一部分。但是，跟滞尘又不完全一样。颗粒物中的大粒径颗粒物受重力影响比较大，会降落到地面上，但PM2.5是处于悬浮状态，它可以随着气流走，在空气中存在很长时间。

        记者：如果说植物对PM2.5的调控主要是物理层面上的，空气净化器可以替代它的功能吗？

        余新晓：植物体的不同之处在于，它滞留、吸附、拦截PM2.5的作用是可再生、可恢复的。对一个叶片、一棵树、一片森林来说，在一定时期内它的吸纳能力是有最大限度的，项目组也正在通过科研手段寻找那个阈值。但是，并不是说达到了这个值，森林植被就没作用了，遇到刮风降雨等，叶片上面滞留的PM2.5会减少很多，如此一来植物又可以再次发挥作用了。而且森林的吸附、阻滞、拦截作用不仅是年复一年可再生的，而且随着森林植被的生长，滞留PM2.5能力不断增大。

        记者：既然植物对PM2.5的调控作用类似于森林的滞尘作用，那可不可以认为，滞尘效果好的植物，调控2.5的作用也更好呢？

        余新晓：不能说滞尘作用大的植物对PM2.5的滞留量就一定大。研究发现，不同物种之间相比，滞尘总量高的植物，PM2.5的滞留量不一定高，因为植物的叶片结构有很大差异。但是要得到一个科学的结论还为时过早，项目组还在继续进行深入研究。

        记者：刚才我们谈到的都是植物个体对PM2.5的调控作用。森林作为一个整体，在调控PM2.5的过程中，如何发挥作用？

        余新晓：有人把森林比作调控PM2.5的“绿色净化器”。项目组现在初步研究发现，森林对PM2.5有明确的聚集作用。比如北京五环边上的林带是结合北京奥林匹克公园绿地建设的，大约有50米到100米宽，能起到一个“汇”的作用，五环路上汽车尾气中的部分PM2.5会被周围林带富集聚集起来。产生这一现象的原因，一是林带遮风，相对风速低，二是林内湿度比较高，形成一个低风高湿的环境，林带中的PM2.5，不容易扩散，森林植被就像一个网一样，把PM2.5暂时性固定在林带内部。而且项目组也发现一个富集的有效宽度，比如，毛白杨林带最少要有18米宽，才能使得林带另一侧的浓度低于林带污染源一侧的浓度。森林植被作为一个作用体，要发挥作用，必然要有一定的体量。

        记者：能不能说，根据你们的研究，森林里的PM2.5不一定比林外低？

        余新晓：林内的PM2.5的浓度一般都比林外高，林带对PM2.5有一定的富集作用，而且我们认为它不仅是我们现在数据能证明的物理作用，也一定会有一定的生理作用。

        现在大家都喜欢去公园晨练，但我们项目组测的结果发现，9:00以前、21：00之后，林内的PM2.5浓度比林外要高。主要原因是晚上相对风速小、湿度高，PM2.5在林带中难以扩散出去，所以大家在21：00到次日9:00这个时间段，尽量少去公园锻炼。

 

        森林治霾如何发力？

 

        记者：PM2.5的垂直分布有什么规律？

        余新晓：根据某科研院所监测，在北京地区，能在几百米的高度测到PM2.5，从高空到地表，PM2.5的浓度是递增的。

        记者：那是不是说树冠的层次越多越好？

        余新晓：从森林对PM2.5的作用效果来看，是单层林不如复层林，纯林不如混交林，项目组监测的结果也能证明着一点。不同配置、不同密度的森林的调控作用应该也不同，我们项目组正在做森林结构对PM2.5的影响方面的研究，就是要找到森林植被的最佳的密度和配置方案。

        记者：哪些类型的植物吸附能力更强？针叶树和阔叶树有区别吗？

        余新晓：目前项目组得到了大量的实验数据，由于园林绿化树种非常多，不同森林植物的叶片对于颗粒物的阻滞作用也是不同的，对于PM2.5的滞留量也是有很大差异。总的来看，滞留PM2.5作用较好树种具有叶子的比表面积（单位质量的物质所具有的总面积）大，叶片表面粗糙、有绒毛、不平整等特征，这些结构可以增加机械滞留的作用。

        记者：不同植物对PM2.5有没有偏好？会不会有这样一种情况，比如油松，它对PM2.5中的某几种成分吸附效果更好，而侧柏，对另外一些成分的吸附效果更好？

        余新晓：项目组刚开始研究不同植物对相同浓度PM2.5的滞留成分有没有区别。虽然现在还没办法用准确数据来回答这个问题，但我们预想肯定有区别，因为不同植物的叶片结构不一样，生理结构不一样，生理“嗜好”也不一样。

        记者：如何让森林的治霾作用最大化？

        余新晓：从发展的角度考虑，我们希望未来跟人居相关的城市林业的发展，最好是规模发展，尽量成片，成带，成块，避免零散种植树木，零散的树木作用非常有限，森林作为一个作用体，必须要有体量。还有，林带布置尽可能地形成混交，包括乔灌草等各种方式的混交。另外，对于整个城市的绿地规划要有统一的布局，要优化配置，比如现在，北京市的中心区就需要增绿，而我们现在能植树的，主要在周边地区。

        希望大家能用更长远的目光来看待森林的作用，人类对森林生态的认识是一个不断深化的过程。以往，我们在谈森林的作用，无非就是保持水土、涵养水源、提高生物多样性、防风固沙，随后，人类又发现森林的一个重要作用––碳汇功能，以前为啥没有发现？因为人类的认识还没有到那一步。现在，我们又发现森林对大气环境的调控作用。我相信，随着人类认识的进化，我们对森林对于人类所处的大气环境、水环境、土壤环境等各方面影响的认识还会不断深化。（A21）